Принцип работы электромагнита

Электромагнит - устройство и принцип работы

Электромагнит - устройство и принцип работы - фотография 1 - изображение 1

Всем привет! Сегодня я собираюсь рассказать вам о очень лёгком, но зрелищном эксперименте, и имя его: «Электромагнит»! Я больше чем уверен что каждый начинающий радиолюбитель знает его, но для начала он как раз подойдёт. Я сделал этот обзор самоделки для тех кому интересно как устроен магнит.

Перед инструкцией давайте посмотрим принцип работы электромагнита. Что говорит нам Википедия: Электромагнит — устройство, создающее магнитное поле при прохождении электрического тока через него. Обычно электромагнит состоит из обмотки и ферромагнитного сердечника, который приобретает свойства магнита при прохождении по обмотке электрического тока.Вики

Электромагнит - это что такое? Сила электромагнита - изображение 2 - изображение 2

  • Не понятно? Объясню просто:

Когда электричество проходит по проводам и крутится вокруг гвоздя (сердечника), и гвоздь приобретает свойства природного магнита (как на холодильнике (сделанного из магнитной руды)). И без гвоздя магнит может работать только значительно слабее.

  • Где используются электромагниты:

Сильные электромагниты используются в разных механизмах для разных целей. К примеру, электромагнитный подъемный кран используется на металлургических и металлообрабатывающих заводах для перемещения металлического лома и готовых деталей. На заводах часто работают со станками которые ещё называют "магнитные столы", на которых можно работать с железным или стальным изделиями которые закрепляются магнитами с помощью мощных электромагнитов. Нужно только включить ток, чтобы крепко закрепить деталь в любом нужном положении на столе, выключите ток, чтобы освободить изделие. При расфасовке магнитных руд от немагнитных, к примеру при очистке кусков железной руды от пустой породы , используют магнитные сепараторы, при которых очищаемая руда проезжает через мощное магнитное поле электромагнитов, собирающее из него все магнитные элементы.

Нам потребуется:

  • Железный гвоздь
  • Тонкая изолированная проволка (чем больше тем лучше)
  • Батарейка (любой мощности, не меньше 1.5V)
  • Обьекты для проверки магнита (скрепки, кнопки, булавки)
  • Устройство зачистки проводов (Необязательно)
  • Клейкая лента

Правила безопасности:

  1. Не пытайтесь подключать провода к розетке 220V. Наш электромагнит использует электричество, и когда вы подсоедините его к стандартному высокому напряжению, то тогда вас будет короткое замыкание во всём доме.
  2. У вас должно быть много свободной проволоки до батарейки. Если так будет, у вас не будет сильного электрического сопротивления, и батарейка самоуничтожится!
  3. Нашему электромагниту нужно только низкое напряжение. Если вы будете использовать высокое напряжение вас ожидает удар током.

А сейчас к инструкции: 1.Обмотайте медную проволоку вокруг гвоздя, но так чтобы с каждого конца осталось где-то 30 см, следите за тем, чтобы проволока была закручена только в одну сторону или у вас будет два маленьких поля которые будут мешать друг-другу. ВАЖНО: Проволока должна быть накручена так, чтобы она лежала не далеко от предыдущего мотка, но и не была на нём.Подсказка: Чем больше слоев тем сильнее магнит, можно сделать даже многослойную.

Введение - фотография 3 - изображение 3

2.Сейчас давайте очистим концы медной проволоки (где-то 3 см), желательно делать с устройством очистки проводов. Их надо очистить для лучшего прохождения тока. После очистки, концы будут выглядеть светлее чем неочищенная.

Снижение потери ВхТ - фотография 4 - изображение 4

3.Возьмите один конец проволоки и подключите его к плюсу батарейки, а затем склейте их с помощью клейкой ленты, так чтобы они касались друг-друга. И если прижать пальцем то мы запустим магнит. ВАЖНО: Проволока и плюс батарейки должны соединяться постоянно.

Общая характеристика - фотография 5 - изображение 5

Что мы сделали: Мы соединили контакты в одну цепь (по сути это короткое замыкание) и образуют магнитное поле (об этом я уже написал выше). Чтобы ее выключить надо отпустить проволоку. ГОТОВО! Чему мы научились: Мы узнали как устроен простой электромагнит и как его сделать и где он применяется.Всем спасибо за то что вы прочитали это до конца! С вами был kompik92.

Источник

Исторические данные - изображение 6 - изображение 6

Доставка новых самоделок на почту

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.Опрос Делать ещё эксперименты? Да, буду ждать! Если будешь делать то посмотрю. У тебя как-то не очень получается... Нет. Всего проголосовало: 95 Голосовать Результаты

Электромагнит - это что такое? Сила электромагнита

Основная классификация - фото 7 - изображение 7

В данной статье мы рассмотрим понятие «электромагнит». Это устройство мы опишем в общем виде. Также мы узнаем причину возникновения магнитного поля, ознакомимся с историческими данными и определим классификацию главного объекта, рассматриваемого здесь.

Введение

Электромагнит – это прибор/устройство, способный создавать магнитное поле вследствие прохода электрического тока сквозь него. Чаще всего электромагниты состоят из ферромагнитного сердечника и нескольких слоев обмотки. Они предназначаются, в первую очередь, для образования механических усилий; к ним приставляют якорь – подвижный элемент магнитопровода, который передает это усилие.

Другие виды классификации - фото 8 - изображение 8

Магнитные поля возникают в случае, когда весь набор электронов металлического объекта начинает вращаться в одинаковом направлении. В искусственных магнитах это движение обуславливается при помощи электромагнитного поля. Для постоянных электромагнитов данное явление считается натуральным.

Снижение потери ВхТ

Обмотку для электромагнита выполняют из медных или алюминиевых изолированных проводов. Существуют и сверхпроводящие электромагниты. Магнитный провод делают из магнитно-мягкого материла, чаще всего стали (конструкционной, литой и электротехнической), чугуна и сплавов железа с кобальтом или никелем. Снижение потери на вихревой ток (ВхТ) осуществляется при помощи создания магнитопровода из множества листов.

Способы эксплуатации - фото 9 - изображение 9

Общая характеристика

Электромагнит – это простая катушка провода, которая подключена к источнику, передающему постоянный ток.

Подключившись к источнику постоянного тока (а также напряжения), катушка и провод начинают получать энергетические ресурсы и создают магнитное поле, которое является подобным полю, что образуется в постоянных полосовых магнитах. Плотность, которой обладает магнитный поток, всегда является пропорциональной величине электрического тока, протекающего сквозь толщу катушки. Полярность электромагнита определяют по направлению тока. Механизм образования включает в себя (самый простой вариант) наматывание провода вокруг сердечника, выполненного из металла, через который потом пропускают электричество из определенного источника. Если внутренняя полость катушка заполнена воздухом, то ее называют соленоидом.

Что такое электромагнит? Их виды и назначение - фотография 10 - изображение 10

Электромагнит – это устройств, посредством которого можно создавать электромагнитное поле. Главной характеристикой является его способность контролировать силу данного поля, полярность и ее форму. При этом силу магнитного поля контролируют посредством величины использованного электрического тока, который протекает сквозь катушку. Полярность можно задавать, определив в каком направлении нужно двигать протекающий ток. Форма магнитного поля зависит от формы металлической сердцевины, служащей «стержнем» для обмотки проводом. Не забывайте, что полюса электромагнита определяются аналогично тому, как это делают в соленоидах, по физическому правилу правой руки. П.П.Р. также называют правилом буравчика, являющегося мнемоническим средством, посредством которого определяют направление векторных произведений и правого базиса.

Увеличивать силу электромагнита, а точнее его поля, можно при помощи:

  • применения сердечников из «мягкого» железа;
  • применения больших чисел витков;
  • применения электрического тока в больших размерах.

Исторические данные

Первым, кто создал электромагнит, был У. Стерджен. Его устройство представляло собой изогнутый стержень, выполненный из железа мягкого типа, вокруг которого была намотана медная толстая проволока. Для изоляции стержня от обмотки совершили его покрытие лаком. Вследствие подачи тока стержень наделялся свойствами, характерными для сильных магнитов; прерывание подпитки приводило к утрате всех свойств. Именно данная характеристика обусловила их широкое применение в технике. На страницах «Энциклопедического словаря Брокгауза и Ефрона» находится упоминание о том, что электромагниты использовали еще в XIX-XX веке; М.Э. Мендельсон заметил, что электромагниты являются хорошим средством для устранения инородных объектов из полости глаза.

Магнетизм - фото 11 - изображение 11

Основная классификация

Существует три основных способа классификации электромагнитов. Они обусловлены током в электромагнитах и способом его создания:

  • Нейтральный э/м постоянного тока – устройство, в котором магнитный поток создают так, что сила притяжения становится зависимой только от размерности и скорости подачи постоянного тока, а его направление в обмотке ни на что не влияет.
  • Поляризованный э/м постоянного тока – устройство, внутрь которого помещают 2 независимых магнитных потока: поляризующий и рабочий. Второй создают при помощи рабочей обмотки. Поляризующиеся потоки своим образованием обязаны постоянными магнитными полями, реже дополнительным электромагнитам. Данные потоки необходимы для создания притягивающих сил в магните. Деятельность такого устройства обуславливается направлением и/или величиной электрического тока в обмотке, выполняющего работу.
  • Э/м переменного тока – устройств, обмотку которого питает источник переменного тока. Течение потока магнитной природы может периодически изменяться по своему направлению и размерности (величине). Потенциал однонаправленной силы, отвечающей за притяжение, меняться может только по своей величине, что приводит к пульсации этой силы в размере от нуля до максимально предельных значений с частотой вдвое большей, чем частота подпитывающего тока. Чаще всего используются в бытовой технике.

Определение - фотография 12 - изображение 12

Другие виды классификации

Существуют и другие способы классификации электромагнитов. Например, их могут различать по полю электромагнита и его статуса: переменное и/или постоянное. Также бывают классификации, основанные на методах, по которым происходит включение обмотки (последовательное и параллельное включение), на работоспособности и ее характеристике (способные работать в течение длительного времени, прерывистые и кратковременные) и отличные по скорости выполнения задачи (замедленные и быстродействующие).

Способы эксплуатации

Наиболее широкой и важной областью применения электромагнитов является сфера конструирования и эксплуатации электрических машин и аппаратов, входящих в систему автоматики в промышленности. Другой важной областью является аппаратура регулировки и защиты электротехнических объектов/установок. Также электромагниты применяются при изготовлении разнообразных механизмов, в роли привода по которому осуществляется необходимое поступательное перемещение (поворот) рабочего органа определенной машины или для создания удерживающих сил. Примером последних функций может служить электромагнит в составе грузоподъемного механизма/машины. Существуют электромагниты муфт, необходимых для начала действия торможения или установления сцепления (в машинах), электромагниты, применяемых в пускателях, устройствах контактора и выключателя, а также их используют при создании электроизмерительных приборов и т. д.

История - изображение 13 - изображение 13

Электромагниты – это устройства, которые являются перспективными при конструировании тяговых приводов в скоростных транспортных средствах, где с их помощью создают магнитную подушку. В настоящее время и медицина не обходится без использования электромагнитов. При проведении химических, биологических и физических экспериментов их нередко применяют. Благодаря широте эксплуатации и конструктивном исполнении, а также масштабе и затратам энергии, электромагниты являются доступными как в быту, так и в любых других сферах деятельности человека. Вес электромагнитов может варьироваться от нескольких грамм до сотни тон, а потребляемое электричество расходуется – от доли Вт до многих десятков МВт.

Что такое электромагнит? Их виды и назначение

Виды - изображение 14 - изображение 14

В статье рассказывается о том, что такое электромагнит, по какому принципу он устроен, и в каких сферах применяется такой тип магнитов.

Магнетизм

Наверное, одной из наиболее удивительных, но в то же время простых физических реакций является магнетизм. Еще более трех тысяч лет назад многим ученым Древней Греции и Китая были известны необычные свойства «магнитных камней».

В наше же время магнитами никого не удивишь, даже самыми мощными - на основе неодима. Они часто продаются в качестве безделушек или же встретить их можно внутри различных приборов и механизмов. Однако мало кто знает, насколько важен магнетизм для научно-технического прогресса.

Но в начале XIX века было создано такое устройство, как электромагнит. Так что такое электромагнит, как он устроен и где применяется? Об этом мы и поговорим в данной статье.

Определение

Промышленность - изображение 15 - изображение 15

Электромагнит – это специальное устройство, работа которого создает магнитное поле при подаче на него электрического тока. Чаще всего электромагниты состоят из первичной обмотки и сердечника, который обладает ферромагнитными свойствами.

Обмотка изготавливается обычно из медного или алюминиевого провода различной толщины, обязательно покрытого изоляцией. Но существуют и электромагниты из сверхпроводящих материалов. Сами же магнитопроводы делают из стали, железоникелевых сплавов или чугуна. А для того чтобы минимизировать потери на вихревые токи, магнитопроводы конструктивно выполняются из целого набора тонких листов. Теперь мы знаем, что такое электромагнит. Рассмотрим более подробно историю создания этого полезного устройства.

История

Медицина - фото 16 - изображение 16

Создателем электромагнита считается Уильям Стерджен. Именно он в 1825 году сделал первый подобный магнит. Конструктивно устройство представляло собой цилиндрический кусок железа, вокруг которого был намотан толстый заизолированный медный провод. В момент, когда по нему пускали электрический ток, стержень из металла приобретал свойства магнита. А когда течение тока прерывалось, весь магнетизм устройство сразу же теряло. Именно такое качество - включение и отключение при необходимости - и позволяет применять электромагниты в ряде технологических и промышленных сфер.

Мы рассмотрели вопрос о том, что такое электромагнит. Теперь же разберем основные его виды. Разделяются они в зависимости от способа создания магнитного поля. Но функция их остается одной и той же.

Виды

Электромагниты бывают следующих видов:

  • Нейтральные постоянного тока. В таком устройстве магнитный поток создается посредством постоянного электрического тока, пропущенного через обмотку. А значит, сила притяжения такого электромагнита варьируется в зависимости только от величины тока, а не от его направления в обмотке.
  • Поляризованные постоянного тока. Действие электромагнита подобного рода основано на наличии двух независимых магнитных потоков. Если говорить о поляризующем, то его наличие создается обычно постоянными магнитами (в редких случаях - дополнительными электромагнитами), и нужен он для создания притягивающей силы при выключенной обмотке. А действие такого электромагнита зависит от величины и направления электрического тока, который движется в обмотке.
  • Переменного тока. В таких устройствах катушка электромагнита питается электричеством переменного тока. Соответственно, с определенной периодичностью магнитный поток меняет свое направление и величину. А сила притяжения варьируется лишь по величине, из-за чего она «пульсирует» от минимального до максимального значения с частотой, которая имеет двукратную величину по отношению к частоте питающего ее электрического тока.

С тем, какие их виды бывают, уже мы ознакомились. Теперь же рассмотрим примеры использования электромагнитов.

Промышленность

Техника - изображение 17 - изображение 17

Наверное, все хоть раз, но видели разновидности такого устройства, как электромагнит подъемный. Это толстый «блин» различного диаметра, который обладает огромной силой притяжения и используется для переноски груза, металлолома и вообще любого иного металла. Удобство его заключается в том, что достаточно отключить питание - и весь груз сразу же отцепляется, и наоборот. Это значительно упрощает процесс погрузки и разгрузки.

Сила электромагнита, кстати, рассчитывается по следующей формуле: F=40550∙B^2∙S. Рассмотрим ее более подробно. В данном случае F – это сила в килограммах (также может измеряться в ньютонах), B – значение индукции, а S – площадь рабочей поверхности устройства.

Медицина

Отличие электромагнита постоянного тока от электромагнита переменного тока, назначение и принцип работы короткозамкнутого витка - фото 18 - изображение 18

Еще в конце XIX века электромагнитам нашли применение в медицине. Один из таких примеров - это специальный аппарат, который мог извлекать из глаза инородные тела (металлическую стружку, ржавчину, окалину и прочие).

И в наше время электромагниты также широко используются в медицине, и, наверное, один из таких аппаратов, про который слышали все, - это МРТ. Работает он на основе магнитно-ядерного резонанса, и, по сути, является огромным и мощнейшим электромагнитом.

Техника

Линейный соленоид - изображение 19 - изображение 19

Также подобные магниты применяются в различной технике и электронике, и в бытовой сфере, к примеру, в качестве замков. Такие замки удобны тем, что очень быстры и просты в работе, но при этом достаточно в экстренной ситуации обесточить здание - и все они откроются, что очень удобно при пожаре.

Ну и, само собой, работа всех реле устроена на принципах электромагнетизма.

Как видим, это очень важное устройство, которое нашло применение в разных сферах науки и техники.

Отличие электромагнита постоянного тока от электромагнита переменного тока, назначение и принцип работы короткозамкнутого витка

Описание и принцип работы соленоида - фотография 20 - изображение 20

Магнитная система электромагнитов постоянного и переменного тока различная. У электромагнита постоянного тока относительно небольшой зазор d, а сам магнитопровод может быть выполнен из сплошного цельного куска электротехнической стали.

У магнитов переменного тока система шихтованная, набранная из тонких листов электротехнической стали.

Так как через катушку протекает переменный ток, то и магнитный поток Ф изменяет свое направление и в какие то моменты времени становится равным нулю. В этом случае противодействующая пружина будет отрывать якорь от полюсного наконечника и возникнет дребезг якоря. Для устранения этого явления используются либо многофазовые электромагниты, либо короткозамкнутое кольцо, которое устанавливается на расщепленной части полюсного наконечника. Так как у катушек переменного тока определяющим является индуктивное сопротивление, а оно зависит от индуктивности, то в первоначальный момент , когда рабочий зазор d максимален и индуктивность минимальна, ток якоря максимален, то есть имеется бросок тока через катушку. При минимальном зазоре, когда якорь соприкоснется с полюсным наконечником, индуктивность возрастет и ток возрастет.

В электромагнитах переменного тока магнитное сопротивление зависит не только от

Магнитное поле, создаваемое катушкой - изображение 21 - изображение 21

, l, S сердечника, но и от потерь в стали и наличия короткозамкнутых обмоток, расположенных на сердечнике.

Катушка электромагнита постоянного тока выполняется достаточно высокой и тонкой, для улучшения условий охлаждения (потери мощности на постоянном токе только на чисто активном сопротивлении проводника).

Катушка электромагнита переменного тока выполняется более низкой, т.к. кроме потерь мощности в активном и индуктивном сопротивлении катушки имеются потери мощности на перемагничивание сердечника.

Как известно в электромагнитах переменного тока ток в обмотке сильно зависит от положения якоря. В клапанных элек­тромагнитах ток в притянутом состоянии в десятки раз меньше, чем при отпущенном якоре. Это затрудняет создание максимальных реле напряжения на базе клапанной системы, так как при напря­жениях, близких к напряжению срабатывания, через обмотку про­текает большой ток, выделяется мощность, в сотни раз превышаю­щая мощность в обмотке при притянутом якоре. Приходится сильно увеличивать габариты катушки, чтобы рассеивать большую мощ­ность, выделяемую при отпущенном якоре. Большим преимуществом реле серии ЭН является относительно небольшое изменение маг­нитной проводимости, в результате чего ток в обмотках мало ме­няется при повороте якоря. Это дает возможность иметь малые га­бариты обмоток.

Если отрывное усилие электромагнита будет РОТР, то дважды за период в точке А (рис. 6, в) якорь электромагнита будет от­падать, а в точке В — снова притягиваться, т. е. будет вибрировать с двойной частотой. Вибрация приводит к износу магнитной сис­темы и сопровождается гудением.

­

Конструкция линейного соленоида вытяжного типа - фотография 22 - изображение 22

Рис.6. Кривая изменения силы притяжения электромагнита

переменного тока без короткозамкнутого витка.

Вращательный соленоид - фото 23 - изображение 23

Для устранения вибрации электромагни­ты переменного тока снабжаются короткозамкнутыми витками (рис.7, а) из проводниковых материалов (медь, латунь), охватывающими часть полюса электромагнита (70 — 80%).

Принцип работы витка заключается в следующем. Общий поток электро­магнита Ф разветвляется на поток Ф1, который проходит по не охваченной витком части полюса, и на поток Ф2, который проходит через часть, охва­тываемую короткозамкнутым витком. При этом в витке индуцируется ЭДС еК.З, и возникает ток iК.З., сдвинутый по отношению к еК.З. на угол

Электромагнитное переключение - фото 24 - изображение 24

Рис.7. Принцип работы короткозамкнутого витка

в электромагнитных системах переменного тока.

и опре­деляемый весьма незначительной индуктивностью витка. Для упрощения принимаем

Снижение энергопотребления соленоида - фото 25 - изображение 25

= 0. Ток iК.З , возбуждает магнитный поток ФК.З., который охватывает короткозамкнутый виток и вместе с частью основного потока образует поток Ф2,проходящий через часть полюса, охваченную витком, и сдвинутый во вре­мени по отношению к потоку Ф1 на угол

Рабочий цикл соленоида - фото 26 - изображение 26

(рис.7, б и в).

Сила притяжения электромагнита Р складывается из двух пульсирующих, но сдвинутых во времени сил Р± и Р2 (рис.7, г). Благодаря сдвигу их во времени общая сила Р пульсирует много меньше и минимальное значение ее остается выше РОТР, чем и исключается вибрация якоря.

Линейный соленоид

Электромагнитная муфта: принцип работы, устройство, характеристики - фото 27 - изображение 27

В данной статье мы подробно поговорим про линейный соленоид, опишем принцип его работы, разберем конструкции линейного и вращательного соленоида, а так же вы узнаете как снизить энергопотребление соленоида.

Описание и принцип работы соленоида

Линейный соленоид работает на том же основном принципе, что и электромеханическое реле, описанное в предыдущем уроке, и точно так же, как и реле, они также могут переключаться и управляться с помощью транзисторов или полевых МОП-транзисторов. Линейный соленоид — это электромагнитное устройство, которое преобразует электрическую энергию в механическое толкающее или тянущее усилие или движение.

Что такое электромуфта? - изображение 28 - изображение 28

Линейный соленоид в основном состоит из электрической катушки, намотанной вокруг цилиндрической трубки с ферромагнитным приводом или «плунжером», который может свободно перемещать или скользить «ВХОД» и «ВЫХОД» в корпусе катушек. Соленоиды могут использоваться для электрического открывания дверей и защелок, открытия или закрытия клапанов, перемещения и управления роботизированными конечностями и механизмами и даже для включения электрических выключателей только путем подачи питания на его катушку.

Соленоиды доступны в различных форматах, причем наиболее распространенными типами являются линейный соленоид, также известный как линейный электромеханический привод (LEMA) и вращающийся соленоид. Эти виды и не только вы можете найти и приобрести на Алиэкспресс.

Принцип работы муфты электромагнитной - изображение 29 - изображение 29

Оба типа соленоидов, линейный и вращательный доступны в виде удержания (с постоянным напряжением) или в виде защелки (импульс ВКЛ-ВЫКЛ), при этом типы защелки используются в устройствах под напряжением или при отключении питания. Линейные соленоиды также могут быть разработаны для пропорционального управления движением, где положение плунжера пропорционально потребляемой мощности.

Когда электрический ток протекает через проводник, он генерирует магнитное поле, и направление этого магнитного поля относительно его северного и южного полюсов определяется направлением потока тока внутри провода. Эта катушка проволоки становится « электромагнитом » со своими собственными северным и южным полюсами, точно такими же, как у постоянного магнита.

Сила этого магнитного поля может быть увеличена или уменьшена либо путем управления количеством тока, протекающего через катушку, либо путем изменения количества витков или петель, которые имеет катушка. Пример «электромагнита» приведен ниже.

Магнитное поле, создаваемое катушкой

Классификация электромуфт - изображение 30 - изображение 30

Когда электрический ток проходит через обмотки катушек, он ведет себя как электромагнит, и плунжер, который находится внутри катушки, притягивается к центру катушки с помощью магнитного потока внутри корпуса катушек, который, в свою очередь, сжимает небольшая пружина прикреплена к одному концу плунжера. Сила и скорость движения плунжеров определяются силой магнитного потока, генерируемого внутри катушки.

Когда ток питания выключен (обесточен), электромагнитное поле, созданное ранее катушкой, разрушается, и энергия, накопленная в сжатой пружине, заставляет поршень вернуться в исходное положение покоя. Это движение плунжера вперед и назад известно как «ход» соленоидов, другими словами, максимальное расстояние, на которое плунжер может проходить в направлении «вход» или «выход», например, 0–30 мм.

Такой тип соленоида обычно называется линейным соленоидом из-за линейного направленного движения и действия плунжера. Линейные соленоиды доступны в двух основных конфигурациях, которые называются «тягового типа», так как он тянет подключенную нагрузку к себе, когда они находятся под напряжением, и «толкающего типа», которые действуют в противоположном направлении, отталкивая его от себя при подаче питания. Как притягивающие, так и толкающие типы обычно имеют одинаковую конструкцию, с разницей в расположении возвратной пружины и конструкции плунжера.

Конструкция линейного соленоида вытяжного типа

Элементы защиты, электромагнитные фрикционные многодисковые муфты - фото 31 - изображение 31

Линейные соленоиды полезны во многих устройствах, которые требуют движения открытого или закрытого типа (например, внутри или снаружи), таких как дверные замки с электронным управлением, пневматические или гидравлические регулирующие клапаны, робототехника, управление автомобильным двигателем, ирригационные клапаны для полива сада и даже для дверного звонка. Они доступны как открытая рама, закрытая рама или герметичные трубчатые типы.

Вращательный соленоид

Большинство электромагнитных соленоидов являются линейными устройствами, создающими линейную силу движения или движения вперед и назад. Однако имеются также вращательные соленоиды, которые производят угловое или вращательное движение из нейтрального положения либо по часовой стрелке, против часовой стрелки, либо в обоих направлениях (в двух направлениях).

Преимущество соединений при помощи электромуфт - фото 32 - изображение 32

Вращающиеся соленоиды можно использовать для замены небольших двигателей постоянного тока или шаговых двигателей, если угловое движение очень мало, а угол поворота — это угол, смещенный от начального к конечному положению.

Обычно доступные ротационные соленоиды имеют перемещения 25, 35, 45, 60 и 90 o, а также многократные перемещения к определенному углу и от него, такие как самовосстановление в двух положениях или возврат в нулевое вращение, например, от 0 до 90- до -0 ° , самовосстановление в 3 положениях, например от 0 ° до +45 ° или от 0 ° до -45 °, а также фиксация в 2 положениях.

Вращающиеся соленоиды производят вращательное движение, когда под напряжением, обесточено, или изменение полярности электромагнитного поля изменяет положение ротора с постоянными магнитами. Их конструкция состоит из электрической катушки, намотанной вокруг стальной рамы с магнитным диском, соединенным с выходным валом, расположенным над катушкой.

Когда катушка находится под напряжением, электромагнитное поле генерирует множество северных и южных полюсов, которые отталкивают соседние постоянные магнитные полюса диска, заставляя его вращаться на угол, определяемый механической конструкцией вращающегося соленоида.

Вращающиеся соленоиды используются в торговых автоматах или игровых автоматах, для управления клапанами, затворами камер со специальными высокоскоростными, низкоэнергетическими или регулируемыми позиционирующими соленоидами с высоким усилием или крутящим моментом, такими как те, которые используются в точечно-матричных принтерах, пишущих машинках, автоматах или в автомобилях.

Электромагнитное переключение

Обычно соленоиды, линейные или вращающиеся, работают с приложением постоянного напряжения, но их также можно использовать с синусоидальными напряжениями переменного тока, используя двухполупериодные мостовые выпрямители для выпрямления питания, которые затем можно использовать для переключения соленоида постоянного тока. Малые соленоиды типа DC могут легко управляться с помощью транзисторных или полевых МОП-транзисторов и идеально подходят для использования в роботизированных устройствах.

Однако, как мы видели ранее с электромеханическими реле, линейные соленоиды являются «индуктивными» устройствами, поэтому требуется некоторая электрическая защита через катушку соленоида для предотвращения повреждения полупроводникового переключающего устройства высокими обратными ЭДС. В этом случае используется стандартный «Диод маховика», но вы также можете использовать стабилитрон или варистор малого значения.

Снижение энергопотребления соленоида

Одним из основных недостатков соленоидов, особенно линейного соленоида, является то, что они являются «индуктивными устройствами», изготовленными из катушек с проволокой. Это означает, что соленоидная катушка преобразует часть электрической энергии, используемой для их работы, в «нагрев» из-за сопротивления провода.

Другими словами, при длительном подключении к источнику электропитания они нагреваются, и чем дольше время, в течение которого питание подается на соленоидную катушку, тем горячее становится. Также, когда катушка нагревается, ее электрическое сопротивление также изменяется, позволяя течь большему току, повышая ее температуру.

При постоянном входном напряжении, подаваемом на катушку, катушка соленоидов не имеет возможности остыть, потому что входная мощность всегда включена. Чтобы уменьшить этот самогенерируемый эффект нагрева, необходимо уменьшить либо количество времени, в течение которого катушка находится под напряжением, либо уменьшить количество тока, протекающего через нее.

Один из способов потребления меньшего тока заключается в подаче подходящего достаточно высокого напряжения на электромагнитную катушку, чтобы обеспечить необходимое электромагнитное поле для работы и посадки плунжера, но затем один раз активировать для снижения напряжения питания катушек до уровня, достаточного для поддержания плунжера, в «сидячем» или закрытом положении. Одним из способов достижения этого является последовательное подключение подходящего «удерживающего» резистора с катушкой соленоида, например:

Область применения - фотография 33 - изображение 33

Здесь контакты переключателя замыкаются, замыкая сопротивление и передавая полный ток питания непосредственно на обмотки электромагнитных катушек. После подачи питания контакты, которые могут быть механически связаны с плунжером электромагнитного действия, размыкаются, соединяя удерживающий резистор R H последовательно с катушкой соленоида. Это эффективно соединяет резистор последовательно с катушкой.

Используя этот метод, соленоид может быть подключен к его источнику напряжения на неопределенный срок (непрерывный рабочий цикл), так как мощность, потребляемая катушкой, и выделяемое тепло значительно уменьшаются, что может быть до 85-90% при использовании подходящего силового резистора. Однако мощность, потребляемая резистором, также будет генерировать определенное количество тепла, I 2 R (закон Ома), и это также необходимо учитывать.

Рабочий цикл соленоида

Другим более практичным способом уменьшения тепла, выделяемого катушкой соленоидов, является использование «прерывистого рабочего цикла». Прерывистый рабочий цикл означает, что катушка многократно переключается «ВКЛ» и «ВЫКЛ» на подходящей частоте, чтобы активировать механизм плунжера, но не дать ему обесточиться во время периода ВЫКЛ. Прерывистое переключение рабочего цикла является очень эффективным способом уменьшения общей мощности, потребляемой катушкой.

Рабочий цикл (% ED) соленоида — это часть времени «ВКЛ», когда на электромагнит подается напряжение, и это отношение времени «ВКЛ» к общему времени «ВКЛ» и «ВЫКЛ» для одного полного цикла операций. Другими словами, время цикла равно времени включения плюс время выключения. Рабочий цикл выражается в процентах, например:

Электромагниты. Основные части электромагнитов - фото 34 - изображение 34

Затем, если соленоид включен или включен на 30 секунд, а затем выключен на 90 секунд перед повторным включением, один полный цикл, общее время цикла включения / выключения составит 120 секунд, (30 + 90) поэтому рабочий цикл соленоидов будет рассчитываться как 30/120 сек или 25%. Это означает, что вы можете определить максимальное время включения соленоидов, если вам известны значения рабочего цикла и времени выключения.

Например, время выключения равно 15 секундам, рабочий цикл равен 40%, поэтому время включения равно 10 секундам. Соленоид с номинальным рабочим циклом 100% означает, что он имеет постоянное номинальное напряжение и поэтому может быть оставлен включенным или постоянно включен без перегрева или повреждения.

В этом уроке о соленоидах мы рассматривали как линейный соленоид, так и вращающийся соленоид как электромеханический привод, который можно использовать в качестве выходного устройства для управления физическим процессом. В следующем уроке мы продолжим рассмотрение устройств вывода, называемых исполнительными механизмами, и устройства, которое снова преобразует электрический сигнал в соответствующее вращательное движение, используя электромагнетизм. Тип устройства вывода, которое мы рассмотрим в следующем уроке — это двигатель постоянного тока.

Автор: Тимеркаев Борис

Тимеркаев Борис — 68-летний доктор физико-математических наук, профессор из России. Он является заведующим кафедрой общей физики в Казанском национальном исследовательском техническом университете имени А. Н. ТУПОЛЕВА — КАИ

Электромагнитная муфта: принцип работы, устройство, характеристики

Принцип работы электромагнитных механизмов. - фото 35 - изображение 35

Важным элементом различных конструкций можно назвать муфту. Современные технологические возможности позволили получить более сложные устройства, которые характеризуются более привлекательными эксплуатационными характеристиками. Электромагнитные муфты можно назвать современным предложением. Они устанавливаются на современных автомобилях и многих других устройствах. Довольно сложная конструкция и непростой принцип действия определяет то, что нужно четко разбираться в подобном устройстве для обеспечения его качественного обслуживания. Рассмотрим все особенности данного вопроса подробнее.

Для чего нужен магнитный пускатель и как его подключить - фотография 36 - изображение 36

Что такое электромуфта?

Электромагнитная муфта представлена специальным устройством для решения самых различных задач, большинство из которых связано с соединением и разъединением пары, находящейся в зацеплении. Производятся электромагнитные муфты для станков и других узлов транспортных средств или тепловозов. При этом выделяют несколько основных разновидностей подобных конструкций:

  1. Механизмы фрикционного типа конусные и дисковые.
  2. Электромагнитная муфта зубчатого типа считается специфическим вариантом исполнения, так как рабочая часть представлена сочетанием различных зубьев.
  3. Порошковая электромагнитная муфта является современным вариантом исполнения, так как она обеспечивает осевое смещение при необходимости.

Электромуфта является промежуточным соединительным элементом. Принцип действия заключается в использовании основных свойств электрического тока для генерации электродвижущей силы.

При этом он может выполнять самые различные функции, к примеру, защиту основного устройства от перегрева или управление.

Назначение и устройство - изображение 37 - изображение 37

Принцип работы муфты электромагнитной

Электромагнитная муфта может обладать самой различной конструкцией, но также выделяют и классический вариант исполнения. Его особенности заключаются в следующем:

  1. Основными элементами можно назвать два ротора, один из которого представлен железным диском с тонким концевым выступом.
  2. Внутренняя часть оснащается полюсными наконечниками, которые обеспечивают радиальное смещение. Для передачи тока создается обмотка, она подключается к источнику питания через контактные кольца. Часть этого элемента располагается на валу.
  3. Рассматриваемая муфта магнитная имеет второй ротор, который представлен цилиндрическим валом со специальными пазами, расположены параллельно основной оси. Они создаются для того, чтобы можно было вставлять специальные бруски с полюсными наконечниками.

Рассматриваемая муфта на постоянных магнитах обладает довольно сложной конструкцией, за счет чего обеспечивается точная и надежная работа. Принцип действия устройства следующий:

  1. При появлении тока возникает электромагнитное поле, которое пересекается с проводником и начинает взаимодействовать.
  2. Подобное совмещение становится причиной возникновения электродвижущей силы. Ее может быть вполне достаточно для перемещения подвижного элемента с учетом преодоления определенного усилия.
  3. При изготовлении этой детали применяется брусок меди, который и обеспечивает замыкание цепи. По ним проходит ток, за счет которого и появляется электромагнитная сила.
  4. Возникающие поля обеспечивают ведомого ротора за ведущим, при этом запоздание несущественное.

Подобный принцип работы применяется при создании самых различных механизмов. При этом устройство станка позволяет прекращать передачу вращающего момента в течение нескольких долей секунды, что и определяет его распространение.

Принцип работы - фотография 38 - изображение 38

Размагничивание электромагнитной муфты происходит за счет отключение источника питания. При этом особые свойства материала определяют то, что магнитное поле пропадает практически сразу, за счет чего происходит обратное движение подвижного элемента. Используемые обмотки электромагнита рассчитаны на достаточно большое количество таков сцепления и расцепления ведущего элемента с ведомым.

При рассмотрении того, что такое электромагнитная муфта также нужно уделить внимание свойств применяемых материалов при ее изготовлении.

Только специальные сплавы обладают магнитными свойствами, которые обеспечивают требуемые условия эксплуатации.

Передача момента на муфту может проводится от электрического двигателя и других подобных элементов. Размеры всех габаритов в большинстве случаев стандартизируются, однако есть возможность заказать производство механизма под заказ. Классификация, как правило, проводится по области применения и многим другим признакам.

Классификация электромуфт

В большинстве случаев электромуфты классифицируются по тому, в какой области они применяются. Чаще всего применяется электромагнитная фрикционная муфта. Она обладает следующими свойствами:

  1. Устройство может применяться для снижения вероятности воздействия импульсных нагрузок.
  2. На холостом ходу конструктивные особенности определяют незначительные потери. Этот момент определяет то, что основные элементы не нагреваются при эксплуатации.
  3. Есть возможность провести быстрый пуск механизма даже в случае, если оно находится под большой нагрузкой.

Рассматриваемый тип механизма делится на несколько основных типов:

  1. Контактные.
  2. Тормозные.
  3. Бесконтактные.

Довольно част встречается муфта электромагнитная тормозная, которая может снизить количество оборотов при работе.

Разновидности и типы - фотография 39 - изображение 39

Схема подключения на 220 в - фото 40 - изображение 40

Схема подключения на 380 в - фото 41 - изображение 41

Вариант исполнения кондиционерного компрессора представлена в виде узла, который состоит из следующих элементов:

  1. Катушки электромагнитного типа. Она изготавливается при применении специальных сплавов, которые характеризуются определенными свойствами. Катушка требуется для непосредственной генерации электромагнитного поля.
  2. Пластин прижимного типа. Этот элемент конструкции должен характеризоваться высокой прочностью.
  3. Шкива, который передает усилие от электрического двигателя. Привод подобного типа получил довольно широкое распространение, так как он обеспечивает защиту устройства от перегрева при большой нагрузке. За счет смены шкивов есть возможность регулировать количество оборотов на выходе.

В рассматриваемом случае на катушку подается электричество, которое образует электромагнитное поле. За счет этого происходит притягивание прижимной пластины к шкиву. Подобное перемещение дает свободу валу, и механизм начинает работать.

Компрессорные установки получили весьма широкое распространение. Именно поэтому нужно уделять внимание следующим дефектам:

  1. Довольно часто встречается ситуация, когда подшипник шкива деформируется. В этом случае достаточно провести замену элемента.
  2. Прижимная пластина изготавливается из тонкого метала, поэтому на момент эксплуатации она может деформироваться. Кроме этого, проблема возникает в случае неправильной установки зазора.
  3. Встречается ситуация сгорания самой муфты. Она чаще всего связана с высоким напряжением, которое подается на катушку.

Развитие современных технологий определило то, что в автомобилях проводится установка электромагнитной муфты сцепления. Она делиться на несколько различных типов в зависимости от привода:

  1. Гидравлический. Этот вариант исполнения характеризуется тем, что передача усилия осуществляется за счет жидкости в системе. Масло и вода хорошо подходят для передачи усилия. Однако, гидравлический привод на сегодняшний день характеризуется относительно низкой надежностью.
  2. Механический. Подобное устройство характеризуется тем, что передача усилия проводится за счет сочетания различных элементов. Примером можно назвать звездочки, шестерни и другие детали.
  3. Муфта сцепления электромагнитная.

Подключение через кнопочный пост - фотография 42 - изображение 42

Наиболее распространен последний тип механизма. При этом он также классифицируется на несколько основных типов:

  1. По показателю трения выделяют мокрые и сухие. В последнее время большое распространение получили варианты исполнения, которые могут работать только при добавлении масла.
  2. Классификация проводится и по режиму включения: непостоянные и постоянные.
  3. Выделяют муфты с одним или несколькими ведомыми дисками. Выбор проводится в зависимости от того, какие требуются эксплуатационные характеристики.
  4. По виду управления также выделяют несколько основных видов механизма. Примером можно назвать механический, гидравлический и комбинированный.

В отдельную группу включены электромагнитные порошковые муфты. Они представлены сочетанием веществ, которые при взаимодействии могут обеспечивать прочную связь.

Этот современный вариант исполнения встречается в случае, когда нужно обеспечить смещение соединяемых элементов относительно друг друга на момент эксплуатации.

Элементы защиты, электромагнитные фрикционные многодисковые муфты

Подобная электромуфта чаще всего устанавливается на станках с блоком числового программного управления. К достоинствам отнесем следующие моменты:

  1. Компактность. За счет этого есть возможность проводить установку электромагнитной муфты в современные устройства. С каждым годом размеры устройства существенно уменьшаются, за счет чего расширяется область применения.
  2. Надежность. Этот параметр считается наиболее важным при выборе практически любой муфты. Применение специальных материалов и контроль качества на всех этапах производства позволяет достигнуть наиболее высокого показателя надежности.
  3. Малогабаритность. Этот параметр определяет легкость в транспортировке и многие другие положительные параметры.

Этот вариант исполнения характеризуется довольно высокими эксплуатационными характеристиками, за счет которой он получил широкое распространение. Основными частями конструкции можно назвать:

  1. Корпус. В большинстве случаев он изготавливается при применении стали, которая характеризуется повышенной устойчивостью к воздействию окружающей среды. Предназначение корпуса заключается в защите внутренних элементов.
  2. Катушка. Этот элемент предназначен для непосредственного создания электромагнитного поля, за счет которого и происходит смещение основных элементов. Катушка рассчитана на воздействие определенного электрического тока, слишком высокое напряжение оказывает негативное воздействие.
  3. Группа дисков фрикционного типа. При изготовлении пакета фрикционных дисков применяется специальный сплав, характеризующийся определенными магнитными свойствами.
  4. Поводок и нажимной диск.
  5. На корпусе есть насаженное кольцо, изготавливаемый из изоляционного материала.
  6. Ток подается при помощи контактной щетки. Именно она в большинстве случаев выходит из строя на момент эксплуатации механизма.

Исключить вероятность возникновения короткого замыкания можно при помощи вырезанных отверстий в дисках. На момент подачи электрического тока создается электромагнитное поле, которое замыкается при помощи фрикционного диска. Именно за счет этого создается притягивающая сила, за которой происходит смещение основной части.

Встречается несколько вариантов исполнения подобных конструкций. Примером можно назвать устройство с вынесенным и магнитопроводящим диском.

Устройство и принцип работы устройства - фотография 43 - изображение 43

Преимущество соединений при помощи электромуфт

Рассматриваемое устройство получило весьма широкое распространение. Это можно связать с тем, что оно обладает достаточно большим количеством преимуществ, которые должны учитываться. Наиболее важными считаются приведенные ниже:

  1. Надежность. При подаче электрического тока устройство проводит разъединение отдельных элементов в течение короткого промежутка времени. При этом электромагнитное поле не подвержено воздействию окружающей среды, поэтому существенных проблем при работе, как правило, не возникает.
  2. Сохранение основных свойств на протяжении длительного периода. Важным критерием выбора подобных устройств можно назвать именно эксплуатационный срок. За счет применения специальных материалов этот показатель в рассматриваемом случае существенно расширен.
  3. Срабатывание в течение нескольких долей секунд. Подобный результат свойственен относительно небольшому количеству устройств рассматриваемой категории. Время срабатывания – параметр, который учитывается при выборе муфты.
  4. Возможность исполнения для достижения самых различных целей, к примеру, защиты устройства или дистанционное управление.
  5. Компактность и небольшой вес. Эти параметры считаются также довольно важными, так как слишком большой вес оказывает нагрузку на основную конструкцию. Компактность позволяет проводить встраивание устройства в самые различные конструкции.

Однако есть несколько существенных недостатков, которые должны учитываться. Примером можно назвать то, что устройство стоит достаточно дорого, а обслуживание должно проводится исключительно специалистом. Кроме этого, эксплуатация при несоблюдении основных рекомендаций может стать причиной повышенного износа. Не стоит забывать о том, что для работы устройства требуется электрический ток, который и обуславливает появление требуемого электромагнитного поля.

Область применения

Устройство получило весьма широкое применение, так как обеспечивает соединение нескольких элементов и их разъединения при необходимости. Область применения следующая:

  1. Автомобили и другие транспортные средства имеют узлы, которые снабжаются электромагнитной муфтой.
  2. В последнее время все чаще устройство устанавливается в станки с ЧПУ. Это связано с тем, что к их работе предъявляются требования по высокой точности работы.
  3. Было разработано несколько типов различных устройств, которые могут выступать в качестве промежуточного элемента. Применять муфты могут для достижения самых различных целей, к примеру, защиты устройства от перегрева путем отключения привода при срабатывании датчика.

В целом можно сказать, что использование электрического тока для генерации сигнала позволяет существенно расширить область применения устройства. Это связано с возможность передачи сигнала от различных датчиков.

Виды контакторов - изображение 44 - изображение 44

Схемы подключения - фотография 45 - изображение 45

В заключение отметим, что электромагнитные муфты выпускают самые различные организации. Рекомендуется уделять внимание продукции исключительно известных производителей, так как заявленные параметры соответствуют реальным. При изготовлении могут применяться самые различные материалы, уделяется внимание защите от воздействия окружающей среды.

Электромагниты. Основные части электромагнитов

Проверка работоспособности магнитного пускателя и его ремонт - фото 46 - изображение 46

Электромагнит -электротехническое устройство, состоящее обычно из токопроводящей обмотки и ферромагнитного сердечника, который намагничивается (приобретает свойства магнита) при прохождении по обмотке электрического тока. Электромагнит используют в основном для создания магнитного потока (в электрических машинах) и усилия (в приводных механизмах). Несмотря на конструктивное разнообразие, электромагниты обычно состоят из следующих частей, имеющих одинаковое назначение:

Ø катушки с токопроводящей обмоткой,

Ø намагничивающегося сердечника (неподвижной части магнитопровода)

Ø якоря (подвижной части магнитопровода), передающего усилие деталям приводимого в действие механизма.

Обмотки электромагнита выполняются из изолированного алюминиевого или медного провода (существуют также электромагниты с обмоткой из сверхпроводящих материалов). Магнитопроводы электромагнитов изготовляют из магнитно-мягких материалов — обычно из электротехнической или качественной конструкционной стали, литой стали и чугуна, железоникелевых и железокобальтовых сплавов. Для снижения потерь на вихревые токи магнитопроводы выполняют из набора листов.

В зависимости от способа создания магнитного потока и характера действующей намагничивающей силы электромагниты подразделяют на 3 группы:

¨ Электромагниты постоянного тока нейтральные,

¨ электромагниты постоянного тока поляризованные,

¨ электромагниты переменного тока.

В нейтральных электромагнитах постоянного тока рабочий магнитный поток создается с помощью обмотки постоянного тока. Действие электромагнита зависит только от величины этого потока и не зависит от его направления- а следовательно, и от направления тока в обмотке электромагнита. При отсутствии тока магнитный поток практически равен нулю и на якорь не действует никакой силы притяжения.

Поляризованные электромагниты постоянного тока характеризуются наличием двух независимых магнитных потоков: поляризующего и рабочего. Поляризующий магнитный поток в большинстве случаев создается с помощью постоянных магнитов. Иногда для этой цели используют электромагниты. Рабочий поток возникает под действие н. с. рабочей или управляющей обмотки, обтекаемой постоянным током. Если ток в ней отсутствует, на якорь действует сила притяжения, создаваемая поляризующим магнитным потоком. Действие поляризованного электромагнита зависит как от величины, так и от направления рабочего потока, т. е. зависит от направления тока в рабочей обмотке.

В электромагнитах переменного тока магнитный поток периодически меняется по величине и направлению, в результате чего сила электромагнитного притяжения пульсирует от нуля до максимума с удвоенной частотой. Для того чтобы электромагнит мог удерживать свою нагрузку, приходится прибегать к специальным мерам, что усложняет его конструкцию, ухудшает характеристики и увеличивает размеры и вес.

Принцип работы электромагнитных механизмов.

Видео по теме - фото 47 - изображение 47

12

Электромагнитные реле.

В состав автоматизированных, полуавтоматизированных и ручных систем управления электроэнергетическими установками, электроприводами, технологическими установками и т.п. входят электромагнитные устройства (контакторы, пускатели, реле, электромагниты). С помощью этих устройств производится регулирование токов и напряжений генераторов. Они выполняют функции контроля и защиты установок, потребляющих электроэнергию. Основными частями электромагнитных устройств являются: электрические контакты, механический или электромагнитный привод контактной группы, кнопки управления.

По назначению различают следующие электромагнитные устройства:

-коммутационные (разъединители, выключатели, переключатели);

-защитные (предохранители, реле защиты);

-пускорегулирующие (контакторы, пускатели, реле управления);

-контролирующие и регулирующие (датчики, реле);

-электромагниты.

С какого оборудования можно вынуть мощный электромагнит? - изображение 48 - изображение 48

Рассмотрим принцип работы электромагнитного механизма. В электромагнитном механизме осуществляется преобразование электрической энергии источника питания в механическую энергию перемещения якоря. Схема механизма приведена на рис. 9.4. Она включает неподвижную 1 (ярмо) и подвижную 2 (якорь) части магнитопровода; намагничивающую катушку 3, удерживающую пружину 4.

Появление тока в намагничивающей катушке приводит к намагничиванию ферромагнитных частей магнитопровода. Образовавшееся магнитное поле притягивает якорь к ярму.

Проведем анализ процесса преобразования энергии источника в механическую энергию перемещения якоря. Пусть к намагничивающей катушке приложено напряжение U, и через нее протекает ток I. На сопротивлении катушки R создается падение напряжения

Принцип действия приборов электромагнитной системы - фото 49 - изображение 49

.

Разность U -UR уравновешивает э.д.с. еL, т.е.:

Как сделать мощный электромагнит - изображение 50 - изображение 50

. (9.7)

Тогда:

Вам понадобится - фотография 51 - изображение 51

(9.8)

Умножим (9.8) на

Инструкция - фото 52 - изображение 52

и проинтегрируем за время намагничивания. Тогда

Видео по теме - фотография 53 - изображение 53

или:

Принцип работы электромагнита - изображение 54 - изображение 54

,

где - энергия, затрачиваемая источником на нагрев катушки за время t.

Решение выражения для WM имеет вид:

Принцип работы электромагнита - фотография 55 - изображение 55

(9.9)

Учитывая, что:

Принцип работы электромагнита - фото 56 - изображение 56

,

а:

Принцип работы электромагнита - изображение 57 - изображение 57

,

где S - площадь, а l - длина воздушного зазора, получим:

Принцип работы электромагнита - изображение 58 - изображение 58

Принцип работы электромагнита - фотография 59 - изображение 59

. (9.10)

При перемещении якоря совершается работа:

Принцип работы электромагнита - фотография 60 - изображение 60

,

где - энергия магнитного поля в начале намагничивания с длиной воздушного зазора ;

- энергия магнитного поля с длиной воздушного зазора ;

Принцип работы электромагнита - фото 61 - изображение 61

.

С учетом (9.10) можем записать:

Принцип работы электромагнита - фото 62 - изображение 62

.

Так как

Принцип работы электромагнита - изображение 63 - изображение 63

, то:

Принцип работы электромагнита - фото 64 - изображение 64

,

где:

Принцип работы электромагнита - фотография 65 - изображение 65

(9.11)

Выражение (9.11) определяет силу [кГ], с которой магнитное поле действует на якорь. Очевидно, что значение силы зависит от длины зазора

Принцип работы электромагнита - изображение 66 - изображение 66

и магнитодвижущей силы

Принцип работы электромагнита - изображение 67 - изображение 67

.

Если к катушке подключен источник синусоидального напряжения, то и магнитный поток в магнитопроводе и воздушном зазоре изменяется по синусоидальному закону:

Принцип работы электромагнита - фото 68 - изображение 68

.

В этом случае мгновенное значение силы, притягивающий якорь к ярму определяется выражением:

Принцип работы электромагнита - фото 69 - изображение 69

,

где

Принцип работы электромагнита - изображение 70 - изображение 70

.

После преобразования получим:

Принцип работы электромагнита - изображение 71 - изображение 71

. (9.12)

Видно, что тяговая сила содержит переменную и постоянную составляющую. Переменная составляющая имеет частоту, вдвое большую частоты питающего напряжения, и амплитуду, равную постоянной составляющей. Пульсация F(t) вызывает вибрацию якоря (дребезг).

В однофазных электромагнитных механизмах для устранения пульсации на якоре размещают короткозамкнутый (КЗ) виток провода. Переменный магнитный поток Ф(t) наводит в КЗ витке э.д.с., сдвинутую по фазе на 900 относительно ФМ. По витку протекает ток iK, который создает поток ФКМ, совпадающий по фазе с э.д.с.

Теперь на якорь начинает действовать пульсирующая сила с удвоенной частотой, т.е. cos 4wt. В итоге постоянная составляющая силы возрастает, пульсация уменьшается.

Электромагнитное реле - это устройство, в котором при достижении определенного значения входной величины выходная величина изменяется скачком. Выходные контакты реле замыкаются или размыкаются. Реле применяют в цепях управления с током не более 1А. Входной или управляющей величиной реле могут быть электрические, механические, тепловые и др. воздействия.

На рис. 9.5. показано устройство простейшего электромагнитного реле клапанного типа. При определенной магнитодвижущей силе (МДС) в цепи управления возникающая сила F притяжения якоря З к ярму 1 превышает силу противодействующей пружины 2. Воздушный зазор уменьшается. Клапан 4 нажимает на подвижный контакт 5 и прижимает его с силой F к неподвижному контакту 6. Управляемая цепь замыкается. Исполнительный элемент 7 производит требуемое действие.

Контакты реле в исходном положении могут быть как разомкнуты, так и замкнуты. В последнем случае при срабатывании реле они размыкаются. Действие каких-либо устройств прекращается. Многие реле имеют несколько контактных пар. Тогда их используют для управления несколькими электрическими цепями.

Функции реле связаны с контролем режима работы важных элементов электрической цепи: генераторов, трансформаторов, линий передач, электродвигателей и т.п.

При нарушении нормального режима соответствующее реле приводит в действие аппаратуру, которая либо восстанавливает нормальный режим работы, либо отключает поврежденный участок. Такие реле называют "реле защиты". Они "наблюдают" за током в цепи (токовая защита), за напряжением на отдельных участках (защита по напряжению), за изменением мощности, частоты тока и т.д.

В зависимости от значения или направления входной величины различают реле максимального, минимального или направленного действия.

В зависимости от времени срабатывания различают реле быстродействующие ), нормальные ) и с выдержкой времени (реле времени).

Реле, не реагирующее на направление управляющей величины (например, тока), называют нейтральным. Реле, чувствительные к полярности управляющей величины, называют поляризованными.

Если исполнительный элемент реле (подвижные контакты) непосредственно воздействует на цепь управления, то это реле прямого действия. Когда воздействие осуществляется через другие аппараты - реле косвенного действия.

Рис. 9.5

12

2017-04-15696 |

Для чего нужен магнитный пускатель и как его подключить

Принцип работы электромагнита - изображение 72 - изображение 72

Магнитный пускатель, или электромагнитный контактор, это коммутационный аппарат, коммутирующий мощные потоки постоянного и переменного тока. Его роль -- систематическое включение и отключение источников электричества.

Принцип работы электромагнита - фото 73 - изображение 73

Назначение и устройство

Магнитные пускатели встраиваются в электрические цепи для удаленного пуска, остановки и обеспечения защиты электрооборудования, электродвигателей. В основе работы лежит использование принципа действия электромагнитной индукции.

Основой конструкции являются тепловое реле и контактор, объединенные в одно устройство. Такое устройство способно работать в том числе и в трехфазной сети.

Подобные устройства постепенно вытесняются с рынка контакторами. Они по своим конструктивным и техническим характеристикам ничем не отличаются от пускателей, и различить их возможно только по названию.

Между собой они отличаются напряжением питания магнитной катушки. Оно бывает 24, 36, 42, 110, 220, 380 Вт переменного тока. Устройства выпускают с катушкой для постоянного тока. Их использование в сети переменного тока тоже возможно, для чего нужен выпрямитель.

Конструкцию пускателя принято делить на верхнюю и нижнюю часть. В верхней части находится подвижная система контактов, совмещенная с дугогасительной камерой. Также здесь размещается подвижная часть электромагнита, механически соединенная с силовыми контактами. Все это составляет подвижную контактную схему.

В нижней части находится катушка, вторая половина электромагнита и возвратная пружина. Возвратная пружина возвращает верхнюю половину в первоначальное состояние после обесточивания катушки. Так происходит разрыв контактов пускателя.

Контакторы бывают:

  1. Нормально замкнутые. Контакты замкнуты, и питание подается постоянно, отключение происходит только после срабатывания пускателя.
  2. Нормально разомкнутые. Контакты замкнуты, и питание подается, пока работает пускатель.

Наиболее часто встречается второй вариант.

Принцип работы электромагнита - изображение 74 - изображение 74

Принцип работы

Принцип действия магнитного пускателя основывается на явлении электромагнитной индукции. Если через катушку ток не проходит, значит, магнитное поле в ней отсутствует. Это приводит к тому, что пружина механически отталкивает подвижные контакты. Как только питание катушки восстановлено, в ней возникают магнитные потоки, сжимающие пружину и притягивающие якорь к неподвижно закрепленной части магнитопровода.

Так как работает пускатель только под воздействием электромагнитной индукции, размыкание контактов происходит при перебоях с электричеством и при снижении напряжения в сети больше чем на 60% от номинального показателя. Когда напряжение вновь восстановлено, контактор не включается самостоятельно. Для его активации потребуется нажатие кнопки «Пуск».

При необходимости изменения направления вращения асинхронного двигателя применяются реверсивные устройства. Реверс происходит благодаря 2 контакторам, активирующимся по очереди. При одномоментном включении контакторов происходит короткое замыкание. Для исключения таких ситуаций в конструкцию входит специальная блокировка.

Принцип работы электромагнита - фотография 75 - изображение 75

Разновидности и типы

Пускатели, изготавливаемые по российским стандартам, разделяют на 7 групп в зависимости от номинальной нагрузки. Нулевая группа выдерживает нагрузку в 6,3 A, седьмая группа -- 160 A.

Об этом необходимо помнить при выборе магнитных пускателей.

Классификация зарубежных аналогов может отличаться от принятой в России.

Необходимо руководствоваться типом исполнения:

  1. Открытые. Подходят для установки в закрытых шкафах или местах, изолированных от пыли.
  2. Закрытые. Устанавливаются отдельно, в помещениях без пыли.
  3. Пылебрызгонепроницаемые. Возможна установка в любом месте, в том числе и вне помещений. Основное условие -- установка козырька, защищающего от солнечных лучей и дождя.

Принцип работы электромагнита - фотография 76 - изображение 76

По типам пускатель электромагнитный можно подобрать по следующим параметрам:

  1. Стандартные версии, в которых подается напряжение на пускатель с дальнейшим притягиванием сердечника и активацией контактов. В этом случае в зависимости от того, нормально замкнутый или нормально разомкнутый это пускатель, происходит включение либо отключение электрооборудования.
  2. Реверсивные модификации. Такое устройство представляет собой реверс с электромагнитами. Такая конструкция позволяет исключить одновременное включение 2 устройств.

В маркировке магнитного пускателя зашифрованы его технические характеристики. Обозначение размещено на корпусе и может содержать следующие значения:

  1. Серия прибора.
  2. Номинальный ток, обозначение которого вписано диапазоном значений.
  3. Наличие и конструкция теплового реле. Существует 7 степеней.
  4. Степень защиты и кнопки управления. Всего существует 6 позиций.
  5. Наличие дополнительных контактов и их разновидности.
  6. Соответствие креплений стандартным монтажным рамкам.
  7. Климатическое соответствие.
  8. Варианты размещения
  9. Износостойкость.

Существует несколько вариантов установки магнитных контакторов в системах управления, начиная с самого простого управления электродвигателями и заканчивая установкой с удержанием кнопки контактов, или реверсов.

Схема подключения на 220 в

Любая электрическая схема подключения содержит 2 цепи, в том числе и для однофазной сети. Первая -- силовая, через которую осуществляется подача питания. Вторая -- сигнальная. С ее помощью происходит контроль работы устройства.

Соединенные контактор, тепловое реле и кнопки управления составляют единое устройство, которое отмечается как магнитный пускатель на схеме. Он обеспечивает надлежащее функционирование и безопасность электродвигателей при различных режимах функционирования.

Контакты для подключения питания устройства размещаются в верхней части корпуса. Они обозначаются A1 и A2. Так, для 220 В катушки подается 220 В напряжения. Порядок подключения «ноля» и «фазы» роли не играет.

На нижней части корпуса находятся несколько контактов с отметками L1, L2, L3. К ним подключается источник питания для нагрузки. Постоянный он или переменный -- не важно, главное -- ограничение в 220 В. Снимается напряжение с контактов T1, T2, T3.

Принцип работы электромагнита - фотография 77 - изображение 77

Схема подключения на 380 в

Стандартная схема используется в тех случаях, когда необходим запуск двигателя. Управление осуществляется при помощи кнопок «Пуск» и «Стоп». Вместо двигателя через магнитные пускатели может быть подключена любая нагрузка.

В случае питания от трехфазной сети в силовую часть входит:

  1. Трехполюсный автоматический выключатель.
  2. Три пары силовых контактов.
  3. Трехфазный асинхронный электродвигатель.

Цепь управления питается от первой фазы. В нее же включены кнопки «Пуск» и «Стоп», катушка и подключенный параллельно кнопке «Пуск» вспомогательный контакт.

При нажатии на кнопку «Пуск» на катушку попадает первая фаза. После этого пускатель срабатывает, и все контакты замыкаются. Напряжение проходит на нижние силовые контакты и по ним поступает на электродвигатель.

Схема может отличаться в зависимости от номинального напряжения катушки и напряжения используемой питающей сети.

Подключение через кнопочный пост

Схема, подключающая магнитные пускатели через кнопочный пост, предусматривает использование аналогового переходника. Блоки контактов бывают на 3 или 4 выхода. При присоединении необходимо определить направленность катода. Затем через переключатель подсоединяют контакты. Для этого используют триггер двухканального вида.

Если подключать устройство с автоматическими переключателями, то для них используют электронный регулятор. Блоки при этом могут находиться на контроллере. Чаще всего встречаются устройства с широкополосными разъемами.

Принцип работы электромагнита - изображение 78 - изображение 78

  • 4 Проверка работоспособности магнитного пускателя и его ремонт
  • 5 Видео по теме

Обычно мы видим это устройство в виде аккуратной коробки с двумя кнопками: «пуск» и «стоп». Если снять верхнюю крышку, внутри обнаружится коммутатор довольно сложной конструкции, который может выполнять несколько задач (как по очереди, так и одновременно).

Принцип работы электромагнита - изображение 79 - изображение 79

Это электромагнитный пускатель. Возникает вопрос: а зачем создавать сложные электротехнические устройства, если нужно всего лишь замкнуть два (или больше) контакта? Есть кнопки с фиксацией, рычажные включатели, защитные автоматы, рубильники. Рассмотрим типовое применение магнитного пускателя: включение мощной электроустановки (например, асинхронный электродвигатель).

  • Необходима мощная контактная группа с дугогасителями, соответственно потребуется большое усилие для смыкания контактов. Ручной привод будет достаточно громоздким (использование классического рубильника не всегда вписывается в эстетику рабочего места).
  • Ручными переключателями сложно обеспечить оперативное изменение режима работы (например, изменение направления вращения мотора). Устройство магнитного пускателя позволяет собрать такую схему подключения.
  • Организация защиты. Любой автомат с аварийным отключением не рассчитан на многократное включение. Назначение (пусть и не основное) магнитного пускателя не только многократно производить коммутацию, но и отключать цепь питания при перегрузках и коротком замыкании. При этом, у него есть неоспоримое преимущество перед иными коммутаторами. Отключение необратимо: то есть, после аварийного размыкания контактов, или кратковременного прекращения подачи энергии, рабочие контакты не возвращаются в положение «ВКЛ» по умолчанию. Принцип работы магнитного пускателя подразумевает только принудительное повторное включение.

Устройство и принцип работы устройства

Главное отличие пускателя от любого другого коммутационного устройства — подключенное к нему электропитание одновременно является и управляющим. Как это работает?

Рассмотрим общий принцип действия магнитного пускателя с помощью иллюстрации:

Принцип работы электромагнита - фотография 80 - изображение 80

  • Силовые контакты (3), через которые проходит питание с высоким током на потребителя (электроустановку).
  • Они соединяются между собой с помощью контактных мостиков (2). Сила нажатия обеспечивается пружинами (1), которые представляют собой особым образом отформованную стальную пластину. Сами контактные группы изготовлены из медных сплавов, для лучшей электропроводности.
  • Пластиковая траверса (4), на которой закреплены мостики (2), соединена с подвижным якорем (5). Вся конструкция может перемещаться вертикально с помощью внешнего усилия (кнопки), и возвращается обратно после прекращения давления на нее.
  • С помощью катушки электромагнита (6) создается магнитное поле, которое прижимает подвижный якорь (5) к неподвижной части сердечника (7). Силы достаточно, чтобы преодолеть сопротивление возвратной пружины.
  • Питание на электромагнит подается с помощью дополнительных контактов (8). Чтобы обеспечить правильную работу схемы, питание на эти контакты заводится параллельно силовым (3), от единого источника. Для размыкания всей контактной группы предусматривается кнопка отключения, которая устанавливается в цепь дополнительных контактов.

Виды контакторов

По оснащению средствами защиты: практически все модели включают в себя блок термореле, который размыкает цепь дополнительных контактов в случае перегрузки по току. В этом смысле принцип работы магнитного пускателя не отличается от защитного автомата. После аварийного отключения, и остывания защитной группы (цепь питания обмотки электромагнита восстанавливается), замыкание силовых контактов не происходит. Предполагается, что оператор устранит причину возникновения аварийной ситуации, и произведет повторный пуск электроустановки.

По способу замыкания контактов, имеются следующие виды магнитных пускателей:

  1. Прямого подключения, то есть с одной группой силовых контактов. Он работает по принципу: «вкл» или «выкл», плюс защита от перегрузки или короткого замыкания.
  2. Реверсивного подключения. Электромагнитный пускатель такого типа оснащен двумя группами контактов, с помощью которых можно комбинировать линии питания. Например, чередование фаз для асинхронного электромотора. При замыкании различных групп контактов, вал электродвигателя вращается в разные стороны, то есть происходит реверс.
  3. Работающие только на замыкание силовых контактов, либо имеющие нормально замкнутые и нормально разомкнутые контактные группы.

    Принцип работы электромагнита - изображение 81 - изображение 81

    Принцип работы электромагнита - фото 82 - изображение 82

    Такие коммутаторы могут управлять (в противофазе) двумя электроустановками. Одно устройство подключается, второе синхронно обесточивается.
  4. По количеству контактов силовой группы:
    • Двух контактные (для однофазных потребителей).
    • Трех контактные (подключаются только фазные группы, нейтраль всегда соединена). Это самая распространенная модель пускателя, к ней можно подключать как одно — так и трех фазные электроустановки.
    • Четыре и более контакта в силовых группах. Под группой подразумевается либо нормально замкнутый, либо нормально разомкнутый комплект. Применяются редко, только в специальных устройствах, работающих по особой схеме подключения.

    Большинство пускателей выглядят так:

    Принцип работы электромагнита - фотография 83 - изображение 83

    Силовые контакты (три фазы), в одной плоскости расположены дополнительные, для питания обмотки.

    Или так:

    Принцип работы электромагнита - фото 84 - изображение 84

    Для удобства монтажа, дополнительные контакты вынесены на отдельную площадку, ниже и сбоку.

Схемы подключения

Для чего нужен магнитный пускатель? Преимущественно для организации безопасного подключения (и управления) асинхронных трехфазных двигателей. Поэтому рассмотрим варианты работы схемы при различных условиях. На всех иллюстрациях присутствует защитное реле, обозначенное литерой «P». Биметаллические пластины, приводящие в действие аварийный размыкатель (установленный в цепи управления), располагаются на силовых линиях контактной группы. Они могут размещаться на одном или нескольких фазных проводниках. При перегреве (он возникает при превышении нагрузки или банальном коротком замыкании), управляющая линия разрывается, питание на катушку «KM» не подается. Соответственно, силовые контактные группы «KM» размыкаются.

Классическая схема прямого включения трехфазного электродвигателя

Принцип работы электромагнита - изображение 85 - изображение 85

Схема управления использует питание от напряжения между двумя соседними фазными линиями. При нажатии кнопки «Пуск», с помощью основного ее контакта замыкается цепь катушки «KM». При этом все контактные группы, включая дополнительные контакты в цепи управления, соединяются под управлением электромагнита катушки. Разомкнуть цепь можно двумя способами: при срабатывании аварийного реле, или нажав на кнопку «Стоп». В этом случае магнитный пускатель возвращается в исходное положение «все выключено» (или в случае с двумя категориями контактов, нормально замкнутые группы будут подключены).

Этот же вариант подключения, только управляющая цепь соединяется с фазой и нейтралью. С точки зрения работы пускателя, разницы нет. Так же точно срабатывают кнопки, и защитное термореле.

Принцип работы электромагнита - фотография 86 - изображение 86

Реверсивное подключение трехфазного электродвигателя

Как правило, для этого применяются два электромагнитных пускателя, в которых выхода фазных контактов комбинированы со сдвигом. Устройства скомбинированы в один коммутатор, поэтому его можно рассматривать как единый элемент.

Принцип работы электромагнита - фотография 87 - изображение 87

В зависимости от того, какая контактная группа подключена к электродвигателю, его ротор крутится в одну либо другую сторону. Такой вариант незаменим при использовании на конвейерах, станках, и прочих электроустановках, в которых предусмотрено 2 направления вращения (движения).

Как работает эта схема на практике? Смотрим иллюстрацию:

Принцип работы электромагнита - изображение 88 - изображение 88

Единая схема управления с двумя группами кнопок пуска: «Вперед» и «Назад». Каждая из них включает соответствующую катушку электромагнита. Почему схема общая? Кнопка «Стоп» по условиям безопасности должна быть единой. Иначе при возникновении аварийной ситуации, оператор потеряет драгоценные секунды в поисках необходимой кнопки (для «Вперед» или для «Назад»).

Проверка работоспособности магнитного пускателя и его ремонт

Проверяется устройство путем подачи питания на управляющие (дополнительные, или блок контакты). Если происходит смыкание рабочей группы, выполняется прозвонка ее контактов с помощью мультиметра. Затем провоцируется короткое замыкание, для проверки защитного реле.

Любой коммутационный прибор состоит из схожих по конструкции элементов. Поэтому ремонт магнитного пускателя выполняется по общему принципу: поиск неисправного узла, восстановление или замена.

Принцип работы электромагнита - изображение 89 - изображение 89

Механические части (мостик, прижимная либо возвратная пружина) меняются, контакты можно зачистить. Катушка управления перематывается, или производится восстановление сгоревшего витка с помощью пайки.

Видео по теме

Хорошая реклама  

С какого оборудования можно вынуть мощный электромагнит?

Принцип работы электромагнита - фото 90 - изображение 90

Пишет MACTEP01 в сообществе Кулибин Club.

Подскажите где в оборудовании можно взять мощный электромагнит, а то я как не искал не могу найти, где его взять, желательно в форме шайбы. Тему сразу удалю как только получу ответ, заранее спасибо!

от домофона нее?

Для каких целей?

Смотря для чего, а так и во втягивающем не слабый

Принцип действия приборов электромагнитной системы

Принцип работы электромагнита - фото 91 - изображение 91

Принцип работы приборов этой системы основан на взаимодействии магнитного поля, создаваемого катушкой 1 со стальным сердечником 3, помещенным в поле этой катушки. Электромагнитный измерительный механизм выполняют с плоской (рис. 4, а) или круглой (рис. 4, б) катушкой.

В приборах с плоской катушкой сердечник установлен на оси, несущей стрелку. При прохождении тока по катушке 1 сердечник 3 будет намагничиваться и втягиваться в катушку, поворачивая ось и стрелку. Повороту оси препятствует спиральная пружина 2. Когда усилие, создаваемое пружиной, уравновесит усилие, созданное катушкой, подвижная система прибора остановится и стрелка зафиксирует на шкале определенный ток. Вращающий момент, воздействующий на подвижную часть прибора, пропорционален силе притяжения F электромагнита, под действием которой сердечник втягивается в катушку.

Принцип работы электромагнита - фото 92 - изображение 92

Рис. 324. Устройство электромагнитных измерительных механизмов с плоской (а) и круглой (б) катушками

Сила притяжения F, пропорциональна квадрату индукции в, создаваемой магнитным полем катушки; следовательно, она пропорциональна квадрату тока I в катушке. Поэтому вращающий момент

M = c1I2

где c1 — постоянная величина, зависящая от конструктивных параметров прибора (числа витков и размеров катушки, материала и формы сердечника) и положения сердечника относительно катушки.

При втягивании сердечника в катушку вращающий момент М изменяется пропорционально I2.

Под действием момента М подвижная часть прибора будет поворачиваться до тех пор, пока этот момент не будет уравновешен противодействующим моментом Mпр, созданным пружинами или растяжками. В момент равновесия М = Mпр, откуда

α= (c1/c2) I2 = kI2

где к — постоянная величина.

Следовательно, в приборах с электромагнитным измерительным механизмом угол поворота а подвижной части и стрелки пропорционален квадрату тока, проходящего по катушке. Поэтому такой прибор имеет неравномерную (квадратичную) шкалу. Для сглаживания этой неравномерности сердечнику придается особая лепестко-образная форма, вследствие чего форма магнитного поля и усилие, создаваемое катушкой, изменяются по мере втягивания сердечника.

Устранение колебаний подвижной системы прибора при переходе стрелки из одного положения в другое осуществляется демпфером 5.

Принцип работы электромагнита - изображение 93 - изображение 93

Рис. 5. Устройство астатического измерительного механизма

В приборах с круглой катушкой подвижная система поворачивается в результате взаимодействия двух стальных намагничивающихся пластинок 3, расположенных внутри катушки 1. Одна из них укреплена на оси прибора, а другая — на внутренней поверхности каркаса катушки. При прохождении тока по катушке пластины намагничиваются, и их одноименные полюсы оказываются расположенными друг против друга. Между ними возникают силы отталкивания и создается вращающий момент, поворачивающий ось со стрелкой 4.

Применение. Электромагнитные приборы используют, главным образом, для измерения тока и напряжения в промышленных установках переменного тока. При периодическом изменении тока, проходящего через прибор, усилие, создаваемое его катушкой, не будет изменяться по направлению, так как оно пропорционально квадрату тока. Угол отклонения стрелки определяется некоторым средним усилием F, значение которого пропорционально среднему квадратичному значению тока или напряжения. Следовательно, электромагнитные приборы в цепях переменного тока измеряют действующие значения тока или напряжения.

Катушка при измерениях может быть включена в электрическую цепь последовательно или параллельно двум точкам, между которыми действует некоторое напряжение. В первом случае прибор будет работать в качестве амперметра, во втором — в качестве вольтметра.

Достоинством приборов электромагнитной системы являются простота и надежность конструкции, невысокая стоимость, стойкость к перегрузкам и пригодность для измерений в цепях переменного и постоянного тока. К недостаткам относятся невысокая точность, малая чувствительность, неравномерность шкалы и зависимость показаний от внешних магнитных полей и частоты переменного тока.

Астатические приборы. Катушки электромагнитных приборов создают относительно слабое магнитное поле, так как силовые линии этого поля проходят в основном по воздуху. Поэтому такие приборы весьма чувствительны к влиянию внешних магнитных полей. Для защиты от этих влияний электромагнитные приборы окружают стальными экранами или выполняют астатическими. В астатическом приборе имеются две плоские катушки 1 и два сердечника 2, расположенные на общей оси (рис. 325). Обмотки катушек включают так, чтобы направления их магнитных потоков Ф1 и Ф2 были противоположны. Вращающие моменты действуют на подвижную систему прибора в одинаковом направлении. Поэтому внешний магнитный поток Фвн будет усиливать поле одной катушки и ослаблять поле другой; создаваемый же ими суммарный вращающий момент будет оставаться неизменным.

Как сделать мощный электромагнит

Принцип работы электромагнита - изображение 94 - изображение 94

Для того чтобы сделать мощный электромагнит, возьмите хороший магнитопровод, обмотайте его изолированным проводником и подключите к источнику тока. Мощность такого электромагнита можно регулировать различными способами.

Вам понадобится

  • кусок низкоуглеродистой электротехнической стали цилиндрической формы, изолированный медный провод, источник постоянного тока.

Инструкция

  1. Возьмите заготовку из электротехнической стали и аккуратно, виток к витку обмотайте ее изолированным медным проводом. Провод возьмите среднего сечения, для того, чтобы вместилось как можно больше витков, но в то же время не слишком тонкий, чтобы он не перегорел от больших токов.
  2. После этого подсоедините провод к источнику постоянного тока через реостат, если в самом источнике нет возможности регулировать напряжение. Для такого магнита вполне достаточно источника, который выдает до 24 В. После этого переведите ползунок реостата на максимальное сопротивление или регулятор источника на минимальное напряжение.
  3. Медленно и осторожно увеличивайте напряжение. При этом появится характерная вибрация, сопровождаемая звуком, который можно слышать при работе трансформатора – это нормально. Обязательно контролируйте температуру обмотки, поскольку от этого зависит длительность работы электромагнита. Доведите напряжение до того значения, при котором медный провод начнет явно нагреваться. После этого отключите ток и дайте обмотке остынуть. Снова включите ток и с помощью таких манипуляций найдите максимальное напряжение, при котором проводник не будет нагреваться. Это и будет номинальный режим работы сделанного электромагнита.
  4. Поднесите к одному из полюсов работающего магнита тело из вещества, которое содержит железо. Оно должно крепко притянуться к пятаку магнита (пятаком считаем основание стального сердечника). Если сила притяжения недостаточна, возьмите провод с большей длиной и наложите витки несколькими слоями, пропорционально увеличивая магнитное поле. При этом сопротивление проводника увеличится, и его регулировку нужно будет проводить снова.
  5. Чтобы магнит лучше притягивал, возьмите сердечник подковообразной формы и обмотайте проводом его прямые участки - тогда поверхность притяжения и его сила увеличится. Чтобы увеличить силу притяжения, сделайте сердечник из сплава железа и кобальта, проводимость магнитного поля которого несколько выше.

Видео по теме

Источники:

Понравилась статья? Расскажите друзьям:
Оцените статью, для нас это очень важно:
Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Оставить комментарий:

Отправить

Полезные сервисы:

Опрос: Насколько Вам помогла информация на нашем сайте? (Кол-во голосов: 636)
Сразу все понял
Не до конца понял
Пришлось перечитывать несколько раз
Вообще не понял
Как я сюда попал?
Чтобы проголосовать, кликните на нужный вариант ответа. Результаты